Rust By Practice 项目：结构体(Struct)全面解析

最新推荐文章于 2025-06-03 09:03:48 发布

宁承榕Song-Thrush

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Rust By Practice 项目：结构体(Struct)全面解析

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结构体(Struct)是Rust中一种自定义数据类型，它允许你将多个相关值组合在一起，形成一个有意义的组合。本文将全面介绍Rust中结构体的各种用法和特性。

结构体的基本类型

1. 标准结构体

标准结构体是最常见的类型，它包含命名字段：

struct Person {
    name: String,
    age: u8,
    hobby: String
}

每个字段都必须有具体的值，在实例化时必须为所有字段赋值。初学者常犯的错误是遗漏字段：

let p = Person {
    name: String::from("sunface"),
    age: 30,  // 错误：缺少hobby字段
};

2. 单元结构体(Unit Struct)

单元结构体没有任何字段，常用于需要在类型上实现某些特性(trait)但不需要存储数据的场景：

struct Unit;

trait SomeTrait {
    // 特性定义
}

impl SomeTrait for Unit {}  // 为Unit实现特性

fn do_something_with_unit(u: Unit) {}  // 使用单元结构体

单元结构体在Rust标准库中有广泛应用，如()就是一个单元结构体。

3. 元组结构体(Tuple Struct)

元组结构体结合了元组和结构体的特点，有类型名但没有命名字段：

struct Color(i32, i32, i32);  // RGB颜色
struct Point(i32, i32, i32);   // 3D点坐标

使用时需要注意类型安全，即使两个元组结构体的字段类型完全相同，它们也是不同的类型：

let black = Color(0, 0, 0);
let origin = Point(0, 0, 0);

// check_color(origin);  // 错误：期望Color类型，传入Point类型

结构体操作

4. 可变性

Rust中的可变性是针对整个实例的，不能单独指定某个字段可变：

let mut p = Person {
    name: String::from("sunface"),
    age: 18,
};

p.age = 30;            // 正确：p是可变的
p.name = String::from("sunfei");  // 也可以修改name

5. 字段初始化简写语法

当变量名与字段名相同时，可以使用简写语法：

fn build_person(name: String, age: u8) -> Person {
    Person {
        age,    // 等同于 age: age
        name    // 等同于 name: name
    }
}

6. 结构体更新语法

基于已有实例创建新实例时，可以使用..语法继承未显式设置的字段：

let u2 = User {
    email: String::from("contact@im.dev"),
    ..u1  // 继承u1的其他字段
};

注意：更新语法会导致部分字段的所有权转移，后续会详细讨论。

打印结构体

7. 派生Debug特性

Rust默认不提供结构体的打印功能，需要通过#[derive(Debug)]派生Debug特性：

#[derive(Debug)]
struct Rectangle {
    width: u32,
    height: u32,
}

println!("{:?}", rect1);  // 使用Debug格式打印
dbg!(&rect1);           // 使用dbg!宏打印调试信息

dbg!宏会在打印的同时返回表达式的值，非常适合调试时使用。

部分移动(Partial Move)

解构结构体时，可以同时使用移动和引用绑定，这会导致部分移动：

let Person { name, ref age } = person;
// name被移动，age被借用

println!("{}", age);  // 可以访问age
// println!("{:?}", person);  // 错误：person已被部分移动
println!("{}", person.age);  // 可以访问未被移动的字段

理解部分移动对于掌握Rust的所有权系统非常重要。